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石油液化氣流量計量的探索及改造

發布日期：2022-02-21 來源：作者：瀏覽次數：

【導讀】：本文通過對石油液化氣流量計量存在的問題進行原因分析，找到了主要影響因素。對渦街流量計的缺點進行了剖析，介紹了楔形流量計的工作原理、結構特點以及適宜石油液化氣流量計量的特性。......

摘要：本文通過對石油液化氣流量計量存在的問題進行原因分析，找到了主要影響因素。對渦街流量計的缺點進行了剖析，介紹了楔形流量計的工作原理、結構特點以及適宜石油液化氣流量計量的特性。

1、概述

中車株洲車輛有限公司備料車間板材預處理線采用石油液化氣進行加熱以達到預處理的溫度要求，在氣溫較低的情況下，流量計計量結果經常出現異常，在未用氣的情況下，有時瞬時流量達到３８ｍ３／ｈ，在正常用氣情況下流量也存在偏高現象，造成石油液化氣流量計計量結果失準，給公司帶來較大的經濟損失。

２、現狀

備料車間石油液化氣２０１６年１月用氣１２．５９２５ｔ，２～３月用氣１０．２２５ｔ。備料車間認為２０１６年１～３月份公司只安排國鐵打磨車、香港平車及ＮＸ７０Ａ試制平車在生產，總共交車１３輛份，車間需要使用石油液化氣進行預處理的兩條生產線處于半停工狀態，對此用量存在異議。通過對備料車間石油液化氣流量計量情況進行調查、跟蹤、分析，我們發現石油液化氣流量計在下班后無使用的情況下有瞬時流量顯示，有時達到３８ｍ３／ｈ，此種情況時常發生［１］。

３、原因分析

經過長時間的跟蹤調查和多次的討論分析，我們認為造成流量計讀數偏高的原因很多，主要從管道泄漏、生產環節和流量計三個方面進行查找分析。

３．１管道泄漏

石油液化氣作為易燃易爆氣體，添加了Ｈ２Ｓ等有特殊氣味的氣體，一旦泄漏，車間內部或外部附近將充滿濃烈的臭味，且有可能產生嚴重的安全事故。經過對備料車間液化石油氣管道、閥門、流量計連接處進行多次檢查，未發現管道泄漏現象，因此發生泄漏導致備料車間石油液化氣用量偏高的情況不存在［２］。

３．２生產環節

我們對歷年來備料車間石油液化氣用量進行統計分析，統計了２０１４～２０１６年１～９月備料車間鋼材的領料量、石油液化氣用量及每噸鋼材石油液化氣耗量，統計結果顯示，每年５～９月份氣溫高，每噸鋼材石油液化氣耗量都在１ｋｇ／ｔ以下，１季度氣溫低，每噸鋼材石油液化氣耗量在４ｋｇ／ｔ以上，兩者差別很大，尤其是２０１６年１月每噸鋼材石油液化氣耗量高達９２．５９２ｋｇ／ｔ。究其原因，組裝車間３月份試制及小批量新制車型多，２月份公司放假，備料車間基本是在１月份進行下料生產，雖然預處理線無上班記錄，無法查實具體上班天數和運行時間，但從領料記錄能看出，板材有１３ｄ領料記錄，型材有９ｄ領料記錄，因此１月的用氣量高與氣溫低、產量少、使用頻次多有關，但根據理論計算和經驗，每次預熱時間只需１５～３０ｍｉｎ，由此增加的用氣量有限，所以使用頻次多不是主要原因，應是流量計計量異常。

３．３流量計

備料車間石油液化氣是采用法蘭式渦街流量計進行計量，渦街流量計是根據液體中插入物體所產生的旋渦個數與流速成比例的原理制成的。法蘭式渦街流量計結構簡單，體積小，不容易損壞，精度高，但缺點是不能測量小流量（流速小于４ｍ／ｓ），而且對溫度、噪聲、振動等環境因素及介質純度非常敏感，計量準確度存在局限性［３］。

３．３．１溫度的影響

１２月及１～３月是湖南地區全年非常低溫度季節，石油液化氣管道輸送壓力在０．０８～０．１ＭＰａ，雖然對管道進行了保溫，但還有部分裸露狀態的設施設備（如閥門、流量計和部分未進行保溫或保溫層損壞的管道等），在不使用狀態下，由于長期低溫情況會導致石油液化氣二次液化，液化后的液體在管道中產生自流現象，液態石油液化氣流經流量計，使傳感器探頭產生振動，因而出現無使用情況下流量計有流量顯示的情況。同時備料車間流量計安裝在立管處，使探頭上有凝聚液珠產生自滴，這也會引發上述情況。

３．３．２周圍環境產生的噪聲和振動的影響

備料車間石油液化氣流量計附近有一臺４０００ｔ大型水壓機，其工作時使管道產生振動，導致周圍環境的噪音較大。由于渦街流量計本身的結構特點，其對振動和噪聲抗干擾能力差，因此振動和噪聲也會造成流量計無使用情況下有流量顯示的現象。我們采用示波器在不同時間對流量計進行監測，發現如果流量計閥門處于開啟狀態保持不變且無干擾的情況下，流量計的瞬時流量是相對恒定的，其輸出波形應是一組相同間隔的方波或脈沖波，如果存在振動、噪音或探頭上有凝聚液珠，則流量計輸出的是一組間隔不一或形狀不規則的波形。通過對檢測波形的分析，石油液化氣的二次液化致使備料車間流量計計量的氣體實際為氣液二相混合物，特別是在不使用時，液體沾著于流量計探頭上以及周圍環境的振動和噪聲的干擾，使流量計計量不準或失常，是造成備料車間石油液化氣在冷季未用氣的情況下，有瞬時流量顯示，有時達到３８ｍ３／ｈ，在正常用氣情況下流量也存在偏高現象的主要原因。

３．３．３流量計改造

為了改變這一現狀，保證計量結果的準確可靠，我們對市場上生產的流量計進行了分析比較，我們認為楔形流量計比較適宜用于石油液化氣的流量計量。楔形流量計的工作原理是在管道中嵌入一個三角體楔形節流件，其阻礙介質的正常流動，并在楔形節流件的上下游產生與體積流量的平方成正比的差壓，通過測量此差壓值，計算出管道中的體積流量。由于采用獨特的三角體式節流件，它能疏導流體遠離節流件尾部邊緣，流體不會磨損節流件邊緣，節流尺寸長期不變，無可動部件和易損件，從而保證儀表長期測量的穩定性。三角體頂角朝下，無積垢死角，兩側是成４５度角的光滑斜圓面，如圖１所示，有利于流體順利通過，同時流體經過楔形孔板時，流速加快，高速流體直接沖刷節流件和管道內壁，產生自吹掃功能，因此不會出現流體滯留、黏附和沉淀情況，并配裝了非常先進的美國羅斯蒙特差壓變送器和自帶溫度補償，使其測量范圍寬、精度高（液體流量測量精度可達０．５級，氣體流量測量精度可達１．０級）、抗干擾能力強。因楔形流量計采用差壓的原理，石油液化氣的二次液化現象不可能在楔形孔板兩端產生差壓，也就不會造成流量計計數偏高的現象。即使有液體沾著于三角體式節流件上或產生自滴，由于沒有差壓，楔形流量計也不會出現瞬時流量顯示的現象。楔形流量計的結構特點、測量原理及先進的差壓變送器和自帶溫度補償功能，極大的提高了楔形流量計的抗干擾能力，適宜用于惡劣環境的流量計量，能很好地解決我公司備料車間石油液化氣的流量計量問題。

４實施效果

通過對改造后流量計計量結果的跟蹤，部分跟蹤數據見表１，同時記錄預處理線的實際運行時間，按理論計算，單條預處理線開大火時石油液化氣用量（６～９）ｍ３／ｈ，備料車間預處理烘干需要預熱至７０℃才能達到烘干效果，每次預熱時間為１５～３０ｍｉｎ，當溫度達到生產要求時開小火，石油液化氣用量（３～５）ｍ３／ｈ，由于開大火時間相對較短，所以平均用量是（３～５）ｍ３／ｈ。在預處理線正常運行時用氣量基本在（３～５）ｍ３／ｈ，流量計的計數與理論計算值是相符的，在未用氣的情況下，楔形流量計的瞬時流量為零，累積數據也未發生變化，這證明了楔形流量計比較適宜用于石油液化氣的流量計量，很好的解決了因石油液化氣的二次液化，致使液體沾著于流量計探頭上以及周圍環境的振動和噪音的干擾造成流量計計量的失準，保證了石油液化氣流量計計量結果的準確可靠。

我們對２０１４～２０１７年一季度備料車間石油液化氣的用量進行了統計，統計結果顯示２０１７年備料車間石油液化氣用量４．６１８ｔ，２０１４～２０１６年年平均用量２４．０１３ｔ，改造后的用量比前三年年平均用量減少近２０ｔ，節約資金近１０萬元，效果非常明顯。５結束語本文只對特定環境和狀態進行了分析，存在一定的局限性，僅供同仁參考，不當之處請批評指正。

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